CN109864967A - 一种温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶及其制备方法 - Google Patents
一种温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109864967A CN109864967A CN201910160491.9A CN201910160491A CN109864967A CN 109864967 A CN109864967 A CN 109864967A CN 201910160491 A CN201910160491 A CN 201910160491A CN 109864967 A CN109864967 A CN 109864967A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- hydrogel
- temperature
- preparation
- responsiveness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有pH/温度双重响应性，可以运载乳腺癌联合化疗药物紫杉醇的纳米水凝胶载药体系，并公开其制备方法：①以聚丙烯酸和N‑异丙基丙烯酰胺为单体，二乙烯苯为交联剂，采用细乳液共聚法制备纳米水凝胶。②通过调节单体PAA及交联剂DVB的用量，优化纳米水凝胶的合成方案。本发明通过细乳液聚合法合成负载紫杉醇的纳米水凝胶，制备方法操作简单，实验条件温和，合成的纳米水凝胶形貌规则、分散均匀，具有良好的温度敏感性和pH敏感性。测试结果表明药物包封率高，缓释长达14天。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料和抗肿瘤领域，具体涉及一种负载紫杉醇的具有温度 /pH双重响应性的纳米水凝胶的制备方法。
背景技术
恶性肿瘤是我国乃至全球主要的公共健康问题，而随着现代科技的高度发 展，患者对健康和长寿有了更高的追求，使得医生在诊断和治疗重大疾病上有了 更多的技术要求。纳米水凝胶是一种粒径在纳米级的水凝胶粒子，通常为1～1000 nm，这种凝胶粒子可以均匀且稳定地在水中分散，并形成胶体体系，因此纳米 水凝胶可以被用作治疗肿瘤的药物输送载体，在医疗以及许多潜在领域呈现出巨 大的应用前景。
智能纳米水凝胶，是能够对诸如温度、pH、特定生物分子等外界环境的细 微变化或刺激产生显著响应的具有三维网络结构且能够吸附并保存大量水的纳 米级聚合物。温敏型纳米水凝胶，是指当环境温度达到其体积相转变温度(VPTT) 时，便会发生体积变化的纳米水凝胶。温敏型纳米水凝胶可根据体积随温度转变 的方式不同分为两类：正温度响应型纳米水凝胶及负温度响应型纳米水凝胶。具 有pH敏感性的纳米水凝胶，是指可以通过体积相转变来响应环境pH变化的智 能纳米水凝胶。
紫杉醇(PTX)是一种具有抗癌活性的二萜类化合物，最初是从太平洋红豆 杉树皮中分离出来的药物。作为一类极为难提取、珍稀的药物，紫杉醇对乳腺癌、 卵巢癌以及非小细胞肺癌有着极佳的疗效。但是紫杉醇较难溶于水，是一种疏水 性药物，运用传统给药方式存在许多缺陷。
目前，还未有采用细乳液聚合法原位包裹疏水性抗癌药物紫杉醇并研究其各 项性能及缓释效果的报道。本发明开发了一种负载紫杉醇的pH/温度双重响应型 纳米水凝胶及其制备方法。
发明内容
本发明主要采用细乳液聚合法制备了pH/温度双重响应型纳米水凝胶，并测 试其温度敏感性和pH敏感性，并研究了纳米水凝胶对紫杉醇的负载与缓释性能。
为达到本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
①以聚丙烯酸(PAA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体，二乙烯苯(DVB) 为交联剂，采用细乳液共聚法制备纳米水凝胶。
②通过调节单体PAA及交联剂DVB的用量，优化纳米水凝胶的合成方案。
③通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电镜(TEM)和纳米粒度仪(DLS) 对合成的多重响应性纳米水凝胶的结构、形貌和粒径分布进行表征；其次采用纳 米粒度仪对合成的纳米水凝胶进行温度敏感性、pH响应性的测试；最后研究双 重响应性纳米水凝胶药物载体对疏水性药物紫杉醇的负载。
步骤1：首先采用细乳液聚合法制备出纳米水凝胶，称取0.129g NIPAM、 0.008～0.043g PAA以及0.039～0.049g SDS溶于40～70ml蒸馏水中，记为水相1。 称取0.079～0.099g MAPEG以及0.019～0.054g DVB溶于3～7ml DMSO中，记为 油相2。(NIPAM、MAPEG、PAA和DVB的摩尔比为75:10:5:10、70:10:10:10、 65:10:15:10、60:10:20:10，SDS和KPS分别为单体摩尔数的8％～10％和1％～2％)。 将油相2用蠕动泵逐滴滴加于水相1中(机械搅拌，800～1200rpm，2.5～4.5ml/h)。 于普通超声1.5～3.5h，然后将2000mL大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入 250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机的 探头清洗干净，超声细乳化5～15min(200～400W)，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约20～40min，在机械搅拌下，温度升至60～ 80℃加入0.007g～0.008g KPS。最后反应过夜，所得产物采用M＝12000～16000 的透析膜透析1～5天，记为NL。
步骤2:研究双重响应性纳米水凝胶药物载体对疏水性药物紫杉醇的负载。
多重响应性纳米水凝胶对紫杉醇的负载：分别称取0.129g NIPAM、0.008～0.043g PAA以及0.039～0.049g SDS溶于40～70ml蒸馏水中，记为水相3。称取 0.079～0.099g MAPEG、0.019～0.054g DVB以及0.008～0.012g PTX溶于3～7ml DMSO中，记为油相4(NIPAM、MAPEG、PAA和DVB的摩尔比为75:10:5:10、 70:10:10:10、65:15:10:10、70:10:5:15、65:10:5:20，SDS和KPS分别为单体摩尔 数的8％～10％和1％～2％)。将油相4用蠕动泵逐滴滴加于水相3中(机械搅拌 800～1200rpm，2.5～4.5ml/h)，于普通超声1.5～3.5h。然后将2000mL大烧杯 底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡 沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机的探头清洗干净，然后超声细乳化5～15min(200～400W)，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约 20～40min，在机械搅拌下，温度升至60～80℃加入0.007g～0.008g KPS。最后 反应过夜，所到产物记为PTX@NL。
步骤3:对载药前后的纳米水凝胶进行详细的性能测试并对其进行缓释实验。
具体如下：
(1)红外光谱分析
用傅里叶红外光谱仪(FTIR，Thermo NICOLET iS10型)对所合成的纳米水凝 胶的功能基团进行表征。
(2)粒径及Zeta电位分析
用动态光散射纳米粒度仪(DLS，Zetasizer Nano S90)对不同样品的粒径分 布进行表征。
(3)透射电镜分析
采用透射电镜(TEM，Tecnai 12型)观察所得纳米水凝胶的微观形貌。
(4)温度敏感性测试
将1.5ml的纳米水凝胶用超纯水稀释3-5倍，平行三个样品，超声分散10 min。然后置于动态光散射纳米粒度仪(DLS，Zetasizer Nano S90)上测定流体动 力学直径，不同温度点平衡时间为10min。
(5)pH响应性测试
将1ml的纳米水凝胶加入到8ml的不同pH缓冲溶液中，均匀混合后静置 30分钟，平行三个样品，超声分散10min。然后置于激光粒度仪(DLS，Zetasizer Nano S90)上测定流体动力学直径。
(6)差式热扫描分析
取1ml纳米水凝胶薄而均匀的平铺在差式热扫描分析仪(DSC8231)的坩 埚底部，在氮气保护下进行分析测试。
(7)缓释实验
各取10～30ml的PTX@NL倒入透析袋中，再将透析袋置于pH＝5.5的PBS缓 冲液中，将缓冲液置于摇床上振荡(35℃～39℃，150～250r/min)，每隔一段时间 取1～3ml上清液测定其在229.8nm处的吸光度。
所述步骤1中，所述的PAA质量优选0.008g，SDS质量优选0.039g，蒸馏水 的质量优选50ml，MAPEG质量优选0.079g，DVB质量优选0.019g，DMSO体积 优选5ml，KPS质量优选0.007g。机械搅拌转速优选1000rpm，蠕动泵优选速度 3.5ml/h,于普通超声时间优选2.5h，超声破碎机功率优选300W，超声细乳化时 间优选10分钟，通氮气时间优选30分钟，温度优选70℃，透析膜分子量优选 14000，透析时间优选3天。
所述步骤2中，所述PAA质量优选0.008g，SDS质量优选0.039g，蒸馏水的 质量优选50ml，MAPEG质量优选0.079g，DVB质量优选0.019g，PTX质量优选 0.008g，DMSO体积优选5ml，KPS质量优选0.007g。机械搅拌转速优选1000rpm， 蠕动泵优选速度3.5ml/h，于普通超声时间优选2.5h，超声破碎机功率优选300W， 超声细乳化时间优选10分钟，通氮气时间优选30分钟，温度优选70℃。
所述步骤3中，PTX@NL的体积优选20ml，温度优选37℃，速度优选200 r/min，上清液优选取2ml。
本发明所取得的有益效果：
(1)本发明通过细乳液聚合法合成负载紫杉醇的纳米水凝胶，制备方法操 作简单，实验条件温和。
(2)本发明合成的负载紫杉醇的纳米水凝胶的形貌规则，分散均匀，具有 良好的温度和pH敏感性。
(3)本发明采用紫杉醇作为模型药物，负载于性能优异的纳米水凝胶并进 行缓释实验，测试结果表明药物包封率高，缓释效果好，缓释长达14天。
附图说明
图1为具体实施例所制备的NL载药前后的红外分析。
图2(a)为具体实施例所制备的NL载药前后的粒径分布；(b)。
图2(b)为具体实施例所制备的NL载药后PTX@NL-1的粒径分布；
图3为具体实施例所制备的不同PAA用量的NL的透射电镜图:(a)NL-1；(b) NL-2；(c)NL-3；(d)NL-4。
图4为具体实施例所制备的不同DVB用量的NL的透射电镜图:(a)NL-1；(b) NL-5；(c)NL-6。
图5(a)为具体实施例所制备的NL-1载药前的透射电镜图；
图5(b)为具体实施例所制备的NL-1载药后PTX@NL-1的透射电镜图。
图6(a)为具体实施例所制备的NL-1载药前的温度敏感性曲线图；
图6(b)为具体实施例所制备的NL-1载药后PTX@NL-1的温度敏感性曲线 图；
图7(a)为具体实施例所制备的NL-1的载药前的pH敏感性曲线图；
图7(b)为具体实施例所制备的NL-1的载药后PTX@NL-1的pH敏感性曲线 图；
图8为具体实施例所制备的NL-1的热分析曲线图。
图9为具体实施例所制备的PTX@NL-1的缓释曲线图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但下述实施例对本发明的保护范围 并无明确限制。
实施例1
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129g NIPAM、0.008g PAA以 及0.039gSDS溶于40ml蒸馏水中，记为水相5。称取0.079g MAPEG以及0.019g DVB溶于3mlDMSO中，记为油相6。将油相6用蠕动泵逐滴滴加于水相5中(机 械搅拌，800rpm，2.5ml/h),于普通超声1.5h。然后将2000mL大烧杯底部铺 满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡沫垫紧， 预先用酒精将超声破碎机(200W)的探头清洗干净，然后超声细乳化5min， 得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约20min，在机械搅 拌下，温度升至60℃加入0.0075gKPS。最后反应过夜，得到产物采用M＝12000 的透析膜透析1天，记为NL-1。
分别称取0.129g NIPAM、0.008g PAA以及0.039g SDS溶于40ml蒸馏水中， 记为水相7。称取0.079g MAPEG、0.0195g DVB以及0.008g PTX溶于3ml DMSO 中，记为油相8。将油相8用蠕动泵逐滴滴加于水相7中(机械搅拌，800rpm， 2.5ml/h),于普通超声1.5h。然后将2000mL大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳 液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声 破碎机(200W)的探头清洗干净，然后超声细乳化5min，得到稳定的细乳液。 接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约20min，在机械搅拌下，温度升至60℃加 入0.0075g KPS。最后反应过夜，得到产物记为PTX@NL-1。
取10ml的PTX@NL-1倒入透析袋中，再将透析袋置于pH＝5.5的PBS缓冲 液中，将缓冲液置于摇床上振荡(35℃，150r/min)，每隔一段时间取1ml上清 液测定其在229.8nm处的吸光度。
实施例2
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129g NIPAM、0.018g PAA以 及0.042gSDS溶于45ml蒸馏水中，记为水相9。称取0.085g MAPEG以及0.0421g DVB溶于4mlDMSO中，记为油相10。将油相10用蠕动泵逐滴滴加于水相9中 (机械搅拌，900rpm，3ml/h),于普通超声2h。然后将2000mL大烧杯底部铺 满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡沫垫紧， 预先用酒精将超声破碎机(250W)的探头清洗干净，然后超声细乳化8min， 得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约25min，在机械搅 拌下，温度升至65℃加入0.008g KPS。最后反应过夜，得到产物采用M＝13000 的透析膜透析2天，记为NL-2。
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129g NIPAM、0.018g PAA以 及0.042gSDS溶于45ml蒸馏水中，记为水相11。称取0.085g MAPEG、0.0421g DVB 以及0.008gPTX溶于4ml DMSO中，记为油相12。将油相12用蠕动泵逐滴滴加 于水相11中(机械搅拌，900rpm，3ml/h),于普通超声2h。然后将2000mL 大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周 用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(250W)的探头清洗干净，然后超声 细乳化8min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约25min， 在机械搅拌下，温度升至65℃加入0.008g KPS。最后反应过夜，得到产物记为 PTX@NL-2。
实施例3
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129gNIPAM、0.029gPAA以 及0.045gSDS溶于50ml蒸馏水中，记为水相13。称取0.091gMAPEG以及0.022g DVB溶于5mlDMSO中，记为油相14。将油相14用蠕动泵逐滴滴加于水相13 中(机械搅拌，1000rpm，3.5ml/h),于普通超声2.5h。然后将2000mL大烧杯 底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡 沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(300W)的探头清洗干净，然后超声细乳化 10min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约30min，在 机械搅拌下，温度升至70℃加入0.007gKPS。最后反应过夜，得到产物采用 M＝14000的透析膜透析3天，记为NL-3。
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129gNIPAM、0.029gPAA以 及0.045gSDS溶于50ml蒸馏水中，记为水相15。称取0.091gMAPEG、0.022g DVB 以及0.008gPTX溶于5ml DMSO中，记为油相16。将油相16用蠕动泵逐滴滴加 于水相15中(机械搅拌，1000rpm，3.5ml/h),于普通超声2.5h。然后将2000mL 大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周 用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(300W)的探头清洗干净，然后超声 细乳化10min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约30 min，在机械搅拌下，温度升至70℃加入0.007gKPS。最后反应过夜，得到产物 记为PTX@NL-3。
实施例4
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129gNIPAM、0.043gPAA以 及0.049gSDS溶于55ml蒸馏水中，记为水相17。称取0.099g MAPEG以及 0.024gDVB溶于6mlDMSO中，记为油相18。将油相18用蠕动泵逐滴滴加于水 相17中(机械搅拌，1100rpm，4.0ml/h),于普通超声3.0h。然后将2000mL 大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周 用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(350W)的探头清洗干净，然后超声 细乳化15min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约35min，在机械搅拌下，温度升至75℃加入0.0075gKPS。最后反应过夜，得到产 物采用M＝15000的透析膜透析4天，记为NL-4。
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129gNIPAM、0.043gPAA以 及0.049gSDS溶于55ml蒸馏水中，记为水相19。称取0.099g MAPEG、0.024gDVB 以及0.008gPTX溶于6ml DMSO中，记为油相20。将油相20用蠕动泵逐滴滴加 于水相19中(机械搅拌，1100rpm，4.0ml/h),于普通超声3.0h。然后将2000mL 大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周 用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(350W)的探头清洗干净，然后超声 细乳化15min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约35 min，在机械搅拌下，温度升至75℃加入0.0075gKPS。最后反应过夜，得到产物记为PTX@NL-4。
实施例5
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129gNIPAM、0.009gPAA以 及0.042gSDS溶于60ml蒸馏水中，记为水相21。称取0.0857gMAPEG以及 0.037gDVB溶于6mlDMSO中，记为油相22。将油相22用蠕动泵逐滴滴加于水 相21中(机械搅拌，1100rpm，4.0ml/h),于普通超声3.0h。然后将2000mL 大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周 用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(350W)的探头清洗干净，然后超声 细乳化15min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约35min，在机械搅拌下，温度升至75℃加入0.0080gKPS。最后反应过夜，得到产 物采用M＝15000的透析膜透析4天，记为NL-5。
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129gNIPAM、0.009gPAA以 及0.042gSDS溶于60ml蒸馏水中，记为水相23。称取0.0857gMAPEG、0.037gDVB 以及0.008gPTX溶于6ml DMSO中，记为油相24。将油相24用蠕动泵逐滴滴加 于水相23中(机械搅拌，1100rpm，4.0ml/h),于普通超声3.0h。然后将2000mL 大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周 用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(350W)的探头清洗干净，然后超声 细乳化15min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约35 min，在机械搅拌下，温度升至75℃加入0.0080gKPS。最后反应过夜，得到产物记为PTX@NL-5。
实施例6
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129gNIPAM、0.010gPAA以 及0.045gSDS溶于70ml蒸馏水中，记为水相25。称取0.0922g MAPEG以及 0.054gDVB溶于7mlDMSO中，记为油相26。将油相26用蠕动泵逐滴滴加于水 相25中(机械搅拌，1100rpm，4.0ml/h),于普通超声3.0h。然后将2000mL 大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周 用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(350W)的探头清洗干净，然后超声 细乳化15min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约35min，在机械搅拌下，温度升至75℃加入0.0087gKPS。最后反应过夜，得到产 物采用M＝15000的透析膜透析4天，记为NL-6。
首先采用细乳液聚合法合成纳米水凝胶，称取0.129gNIPAM、0.010gPAA以 及0.045gSDS溶于70ml蒸馏水中，记为水相27。称取0.0922g MAPEG、0.054gDVB 以及0.008gPTX溶于7ml DMSO中，记为油相28。将油相28用蠕动泵逐滴滴加 于水相27中(机械搅拌，1100rpm，4.0ml/h),于普通超声3.0h。然后将2000mL 大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周 用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(350W)的探头清洗干净，然后超声 细乳化15min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约35 min，在机械搅拌下，温度升至75℃加入0.0087gKPS。最后反应过夜，得到产 物，记为PTX@NL-6。
上述实施例的摩尔百分数如下表所示：
对制备过程中的中间产物及本发明最终产物进行性能分析。
图1为具体实施例所制备的NL载药前后的红外分析:(a)NL-1；(b)PTX@NL-1。 通过与文献谱图对照，图1(a)中，根据特征峰，1640cm-1对应酰胺上羰基C＝O 的伸缩振动峰，1375cm-1是异丙基的特征吸收峰，这表明产物中NIPAM的存在。 1725cm-1处为聚丙烯酸中羧基的羰基伸缩振动峰，证明了产物中聚丙烯酸的存 在。2926cm-1是饱和C-H的伸缩振动吸收峰，1456cm-1是苯环骨架伸缩振动吸收 峰，证明产物中二乙烯苯的存在。以上结果说明成功合成了纳米水凝胶。
图1(b)中，出现了新的官能团的特征吸收峰。1072cm-1和704cm-1分别 是-COO-酯基和C-H芳烃的特征吸收峰，可以推断，紫杉醇已经成功的负载在了 纳米水凝胶上。
图2为具体实施例所制备的NL载药前后的粒径分布:(a)NL；(b)PTX@NL。 图2(a)为空白纳米水凝胶的粒径分布图，平均粒径为139.02nm；图2(b)为 负载紫杉醇的纳米水凝胶的粒径分布图，平均粒径为188.6nm。负载紫杉醇后的 纳米水凝胶粒径相较于空白纳米水凝胶稍有增加，且有部分粒径分布于500nm 及以上。
图3为具体实施例所制备的不同PAA用量的NL的透射电镜图:(a)NL-1；(b) NL-2；(c)NL-3；(d)NL-4。
图3中(a)、(b)、(c)、(d)所对应的纳米水凝胶中PAA的含量分别为5、10、 15、20。如图3a所示，为PAA摩尔百分数为5％的纳米水凝胶的透射电镜图片， 测量得纳米水凝胶的平均粒径为40nm左右，且形貌为规整的球形，分散均匀。 当PAA含量增大至10％时，如图3b所示，纳米水凝胶的粒径略微增大至50nm， 且有少部分发生团聚。图3c所示为PAA含量为15％的纳米水凝胶，如图3c所示， 纳米水凝胶团聚成大小不同的块状，且部分纳米水凝胶形貌不均。当PAA含量增 至20％时，由图3d可见，纳米水凝胶团聚成块状，且分散极不均匀。可能是由 于随着PAA含量的增加，带电荷的羧基含量随之增多，导致团聚现象的发生。此 外，通过对透射电镜图中粒径的分析，可以发现随着PAA含量的增大，纳米水凝 胶的粒径逐渐增大，这与纳米粒度仪分析结果是相符合的。
图4为具体实施例所制备的不同DVB用量的NL的透射电镜图:(a)NL-1；(b) NL-5；(c)NL-6。
图4中所示(a)、(b)、(c)加入交联剂的用量分别为10％、15％、20％(摩 尔比)。(a)、(b)中制备的纳米水凝胶颗粒虽然成球但是纳米颗粒大小不一、分 布不均匀，而图3c图制备的纳米颗粒不管从大小还是分布都明显优于图3a、b， 说明当加入0.0370g DVB时，是制备纳米水凝胶的最佳用量。
图5(a)为具体实施例所制备的NL-1载药前的透射电镜图；图5(b)为具体 实施例所制备的NL-1载药后PTX@NL-1的透射电镜图。
由图5观察可得，图5(a)中，NL-1的粒径约为30nm左右，颗粒规则， 分散均匀。图5(b)中，负载紫杉醇的纳米水凝胶呈球形，无明显团聚，粒径 约为190nm左右，与纳米粒度仪所测试得到的结果相吻合。
图6(a)为具体实施例所制备的NL-1载药前的温度敏感性曲线图；图6(b) 为具体实施例所制备的NL-1载药后PTX@NL-1的温度敏感性曲线图；
由图6(a)、(b)观察可得，当温度为20℃时，纳米水凝胶粒径的粒径为138.26nm，随着温度升高，纳米水凝胶的粒径也随之增大，当温度升至50℃时，纳米水凝 胶粒径增至151.59nm，这是由于PAA与PNIPAM之间形成了弱相互作用，即氢 键，使高分子链团缩在一起，随着温度的升高，氢键吸收能量发生断裂，高分子 链舒张变大，粒径也随之增大。
图7(a)为具体实施例所制备的NL-1的载药前的pH敏感性曲线图；图7 (b)为具体实施例所制备的NL-1的载药后PTX@NL-1的pH敏感性曲线图；
由图7(a)、(b)观察可得，pH＝4时，纳米水凝胶的粒径为129.7nm，在模拟癌 症的弱酸性环境下，随着pH升高，纳米水凝胶的粒径也随之增，当pH升至7 时，纳米水凝胶粒径增大至139.12nm。这是由于纳米水凝胶表面带有弱酸性基 团，当环境的pH大于弱酸性聚电解质的电离常数(pKa)时，便会发生弱酸性 基团的电离，形成带有负电荷的阴离子基团，继而引起纳米水凝胶内部的渗透压 变大，使其发生溶胀，导致体积变大。
图8为具体实施例所制备的NL-1的热分析曲线图。
由图8观察可得，纳米水凝胶的体积在25℃时变化最为剧烈，该温度即为NL-5 样品的体积相转变温度(VPTT)。在25℃前后，分子的极性发生变化，疏水性显 著增大。
图9为具体实施例所制备的PTX@NL-1的缓释曲线图。
根据计算，紫杉醇的标准曲线方程为y＝16.0319x+0.0771，(R2＝0.981)。最大 累计释放率约为6.6％，紫杉醇的载药率＝(药物质量/载药体系的质量)×100％ ＝14.74％，紫杉醇的包封率＝(实际载药量/投药量)×100％＝73.89％。
Claims (10)
1.一种温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：以聚丙烯酸和N-异丙基丙烯酰胺为单体，二乙烯苯DVB为交联剂，采用细乳液共聚法制备负载紫杉醇的多重响应性磁性纳米水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种pH/温度双重响应型纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：
包括如下具体步骤：
步骤(1)分别称取0.129g N-异丙基丙烯酰胺、0.008～0.043g聚丙烯酸以及0.039～0.049g SDS溶于40～70ml蒸馏水中，记为水相；
步骤(2)称取0.079～0.099g MAPEG、0.019～0.054g DVB以及0.008g PTX溶于3～7mlDMSO中，记为油相；
步骤(3)将油相用蠕动泵逐滴滴加于水相中，同时进行机械搅拌，800～1200rpm，2.5～4.5ml/h，于普通超声1.5～3.5h；
步骤(4)将大烧杯底部铺满生理冰块，上述步骤(3)所得乳液放入小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡沫垫紧，然后超声细乳化5～15min，200～400 W，得到稳定的细乳液；
步骤(5)将细乳液倒入三口瓶中，预通N2 20～40min，在机械搅拌下，温度升至60～80℃加入0.007g～0.008g KPS；
步骤(6)负载紫杉醇的纳米水凝胶反应过夜，得到的产物记为PTX@NL。
3.根据权利要求2所述的温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：
所述聚丙烯酸质量为0.008g，SDS质量为0.039g，蒸馏水的质量为50ml，MAPEG质量为0.079g，DVB质量为0.019g，DMSO体积为5ml，KPS质量为0.007g；
步骤(3)的蠕动泵为速度3.5ml/h，机械搅拌转速为1000rpm，普通超声时间为2.5h，超声破碎机功率为300W，超声细乳化时间为10分钟，通氮气时间为30分钟，温度为70℃。
4.根据权利要求2所述的所述的温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：
所述步骤(1)和(2)中，NIPAM、MAPEG、PAA和DVB的摩尔比为75:10:5:10、70:10:10:10、65:15:10:10、70:10:5:15、65:10:5:20；
所述步骤(1)中的SDS为单体摩尔数的8％～10％；
所述步骤(5)中的KPS为单体摩尔数的1％～2％。
5.根据权利要求4所述的所述的温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：
所述步骤(1)中的SDS为单体摩尔数的9％；
所述步骤(5)中的KPS为单体摩尔数的1.7％。
6.根据权利要求2所述的所述的温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：
所述步骤(4)中，大烧杯为2000mL烧杯，小烧杯为250mL烧杯；超声细乳化前，预先用酒精将超声破碎机的探头清洗干净。
7.根据权利要求1-6任一项所述的温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：对合成的多重响应性纳米水凝胶进行性能表征，具体包括以下：
通过傅里叶红外光谱仪、透射电镜和纳米粒度仪对合成的多重响应性纳米水凝胶的结构、形貌和粒径分布进行表征；采用纳米粒度仪对合成的纳米水凝胶进行温度敏感性、pH响应性的测试；检测双重响应性纳米水凝胶药物载体对疏水性药物紫杉醇的缓释。
8.根据权利要求7所述的一种pH/温度双重响应型纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：
包括如下具体步骤：
(1)红外光谱分析
用傅里叶红外光谱仪对所合成的纳米水凝胶的功能基团进行表征；
(2)粒径及Zeta电位分析
用动态光散射纳米粒度仪对不同样品的粒径分布进行表征；
(3)透射电镜分析
采用透射电镜观察所得纳米水凝胶的微观形貌；
(4)温度敏感性测试
将1.5ml的纳米水凝胶用超纯水稀释3-5倍，平行三个样品，超声分散10min；然后置于动态光散射纳米粒度仪上测定流体动力学直径，不同温度点平衡时间为10min；
(5)pH响应性测试
将1ml的纳米水凝胶加入到8ml的不同pH缓冲溶液中，均匀混合后静置30分钟，平行三个样品，超声分散10min，然后置于激光粒度仪上测定流体动力学直径；
(6)差式热扫描分析
取1ml纳米水凝胶薄而均匀的平铺在差式热扫描分析仪的坩埚底部，在氮气保护下进行分析测试；
(7)缓释实验
各取10～30ml的PTX@NL倒入透析袋中，再将透析袋置于pH＝5.5的PBS缓冲液中，将缓冲液置于摇床上振荡，温度为35℃～39℃，速度为150～250r/min，每隔一段时间取1～3ml上清液测定其在229.8nm处的吸光度。
9.根据权利要求7所述的一种pH/温度双重响应型纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：
所述的缓释实验中，PTX@NL的体积为20ml，温度为37℃，速度优选200r/min，上清液选取2ml。
10.按照权利要求1-9任一制备方法所制备的一种温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910160491.9A CN109864967B (zh) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 一种温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910160491.9A CN109864967B (zh) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 一种温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109864967A true CN109864967A (zh) | 2019-06-11 |
| CN109864967B CN109864967B (zh) | 2021-09-14 |
Family
ID=66919696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910160491.9A Active CN109864967B (zh) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 一种温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109864967B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110922543A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-03-27 | 广东工业大学 | 六臂星型的两亲性聚合物及其制备方法和制成的纳米水凝胶载药体系 |
| CN112494423A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-16 | 金陵科技学院 | 基于her2受体的靶向荧光纳米凝胶载药体系及制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101125903A (zh) * | 2007-09-24 | 2008-02-20 | 南京大学 | 纳米级交联聚苯乙烯中空微球的制备方法 |
| CN102198385A (zh) * | 2011-05-23 | 2011-09-28 | 同济大学 | 一种磁性荧光双功能氧化硅空心微球的制备方法 |
| CN104945558A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-09-30 | 安徽大学 | 一种多重响应性聚合物中空微凝胶的制备方法 |
-
2019
- 2019-03-04 CN CN201910160491.9A patent/CN109864967B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101125903A (zh) * | 2007-09-24 | 2008-02-20 | 南京大学 | 纳米级交联聚苯乙烯中空微球的制备方法 |
| CN102198385A (zh) * | 2011-05-23 | 2011-09-28 | 同济大学 | 一种磁性荧光双功能氧化硅空心微球的制备方法 |
| CN104945558A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-09-30 | 安徽大学 | 一种多重响应性聚合物中空微凝胶的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HAMID SADEGHI ABANDANSARI ET AL.: "pH-sensitive nanogels based on Boltorn® H40 and poly(vinylpyridine) using mini-emulsion polymerization for delivery of hydrophobic anticancer drugs", 《POLYMER 》 * |
| XIAOYUN ET AL.: "Study of pH/temperature dual stimuli-responsive nanogels with interpenetrating polymer network structure", 《POLYMER INTERNATIONAL》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110922543A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-03-27 | 广东工业大学 | 六臂星型的两亲性聚合物及其制备方法和制成的纳米水凝胶载药体系 |
| CN110922543B (zh) * | 2019-10-31 | 2022-03-25 | 广东工业大学 | 六臂星型的两亲性聚合物及其制备方法和制成的纳米水凝胶载药体系 |
| CN112494423A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-16 | 金陵科技学院 | 基于her2受体的靶向荧光纳米凝胶载药体系及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109864967B (zh) | 2021-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109745285A (zh) | 一种磁性/温度/pH三重响应性纳米水凝胶及其制备方法 | |
| Nusser et al. | Conformations of silica− poly (ethylene− propylene) nanocomposites | |
| Sun et al. | Infrared spectroscopic insight into hydration behavior of poly (N-vinylcaprolactam) in water | |
| Chen et al. | Preparation and characterization of thermosensitive organic–inorganic hybrid microgels with functional Fe3O4 nanoparticles as crosslinker | |
| Filippov et al. | Internal nanoparticle structure of temperature-responsive self-assembled PNIPAM-b-PEG-b-PNIPAM triblock copolymers in aqueous solutions: NMR, SANS, and light scattering studies | |
| Murthy et al. | Equilibrium gold nanoclusters quenched with biodegradable polymers | |
| Xiao et al. | Monodispersed thermoresponsive hydrogel microspheres with a volume phase transition driven by hydrogen bonding | |
| CN109864967A (zh) | 一种温度/pH响应性羧基化纳米水凝胶及其制备方法 | |
| CN102492075A (zh) | 具有间隔臂的纳米级羧化聚苯乙烯微球及制备方法 | |
| Maldonado-Valderrama et al. | Thermoresponsive microgels at the air–water interface: the impact of the swelling state on interfacial conformation | |
| Qian et al. | Zwitterionic polymer chain-assisted lysozyme imprinted core-shell carbon microspheres with enhanced recognition and selectivity | |
| Städele et al. | Ellipsoidal hybrid magnetic microgel particles with thermally tunable aspect ratios | |
| Es-Haghi et al. | Cross-linked poly (acrylic acid) microgels from precipitation polymerization | |
| Niebuur et al. | Kinetics of mesoglobule formation and growth in aqueous poly (N-isopropylacrylamide) Solutions: Pressure jumps at low and at high pressure | |
| Manzanares-Guevara et al. | Preparation of stimuli-responsive nanogels based on poly (N, N-diethylaminoethyl methacrylate) by a simple “surfactant-free” methodology | |
| CN107913682A (zh) | 一种制备多孔温敏分子印迹吸附剂的方法 | |
| Pruettiphap et al. | Morphology and drug release behavior of N-isopropylacrylamide/acrylic acid copolymer as stimuli-responsive nanogels | |
| Gonzalez-Ayon et al. | Nanogels of poly (N-vinylcaprolactam) core and polyethyleneglycol shell by surfactant free emulsion polymerization | |
| Benito-Pena et al. | Experimental mixture design as a tool for the synthesis of antimicrobial selective molecularly imprinted monodisperse microbeads | |
| Ade-Browne et al. | Differential behavior of sodium laurylsulfate micelles in the presence of nonionic polymers | |
| Salami-Kalajahi et al. | Effect of loading and surface modification of nanoparticles on the properties of PMMA/silica nanocomposites prepared via in-situ free radical polymerization | |
| Aguirre et al. | Versatile oligo (ethylene glycol)-based biocompatible microgels for loading/release of active bio (macro) molecules | |
| Li et al. | Synthesis of highly selective molecularly imprinted nanoparticles by a solid-phase imprinting strategy for fluorescence turn-on recognition of phospholipid | |
| Nauman et al. | Miniemulsion polymerization via membrane emulsification: Exploring system feasibility for different monomers | |
| Asghari et al. | Surface modification of nanodiamond with pH/thermo dual responsive polymer and hyper-branched dendrimer as a near-infrared photothermal-triggered drug delivery for cancer therapy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |